JP2006073839A - 半導体素子保持装置およびそれを用いて製造した半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】素子崩壊層が形成された半導体素子においても素子崩壊屑の発生を防止すると共に、可撓部を形成した半導体素子の場合においても可撓部の破損を防止する手段を提供する。
【解決手段】半導体素子を負圧により吸着して保持するコレットを備えた半導体素子保持装置において、コレットの保持側に突条を設け、この突条に形成した複数の吸引孔の開口を半導体素子に対向させて保持面を形成し、この保持面により半導体素子のおもて面を吸着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェハを個片に分割した半導体素子を保持して搬送する半導体素子保持装置およびそれを用いて製造した半導体装置に関する。

従来の半導体素子保持装置は、複数の半導体素子を形成したウェハを粘着剤を塗布した固定シートに固定し、カッタで個片に分割して半導体素子を切出した後に、切出した半導体素子を突上げ針で持上げ、持上げた半導体素子を傾斜面で形成された吸引部を有するコレットの傾斜面に負圧により吸着して保持している（例えば、特許文献１参照。）。
また、半導体素子がＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）のようにそのおもて面に直接触れることができない領域を有する半導体素子の場合に、半導体素子の長手方向の両端に接触エリアを設け、接触エリアに対応したコレットの接触部に真空吸引穴を設けて半導体素子を吸着保持しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
特開平５−３２６６７３号公報（主に第３頁段落００１１−段落００１３、第３図） 特開平５−２４３３７５号公報（主に第３頁段落００１５−段落００２２、第１図）

一般に、複数の半導体素子を形成したウェハを個片に分割する場合にはダイヤモンドブレード等のカッタが用いられる。このようなカッタでウェハを分割すると切出された半導体素子の切断面には切断時に生じた微細な欠けや割れ等により半導体素子の一部が崩落し、５〜１０μｍ程度の非常に脆い層（素子崩落層という。）が形成される。
しかしながら、上述した特許文献１の技術においては、ウェハから切出した半導体素子をコレットの傾斜面に吸着して保持するようにしているため、半導体素子の切断面の角部にコレットの傾斜面が接触すると素子崩落層が崩れ、コレットによる吸着時または搬送後の解除時に崩れた素子崩落層の屑（素子崩落屑という。）が他の半導体素子の上に落下し、半導体素子の清浄性が損なわれるという問題がある。

また、半導体加速度センサに用いる半導体素子のように薄肉による可撓性を有する可撓部を形成した半導体素子の場合には、コレットの傾斜面に半導体素子の角部を接触させて負圧により半導体素子のおもて面の全面を吸引すると可撓部が変形して破損するという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、素子崩壊層が形成された半導体素子においても素子崩壊屑の発生を防止する手段を提供することを目的とする。

また、可撓部を形成した半導体素子の場合においても可撓部の破損を防止する手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、半導体素子を負圧により吸着して保持するコレットを備えた半導体素子保持装置において、前記コレットの保持側に突条を設け、該突条に複数の吸引孔を設け、該吸引孔の開口を前記半導体素子に対向させて保持面を形成したことを特徴とする。

これにより、本発明は、半導体素子のおもて面にコレットの突条の保持面を接触させて半導体素子を保持することができ、コレットが半導体素子の切断面に形成される素子崩壊層に接触することがないので、素子崩壊屑の発生を防止することができる。
また、突条の保持面により可撓部を保護しながら半導体素子を吸引孔で吸引して保持することができ、可撓部の破損を防止することができる。

以下に、図面を参照して本発明による半導体素子保持装置の実施例について説明する。

図１は実施例１の半導体素子保持装置を示す説明図、図２は実施例１のコレットを示す下面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。
図１において、１は半導体素子保持装置であり、コレット２並びに図示しない吸引ポンプ、コレット２の昇降機構およびＸ−Ｙ移動機構等により構成される。
コレット２の半導体素子３側は、保持する半導体素子３のおもて面４と略同等の形状に成形される。本実施例では図２に示すように略四角形に成形されている。

半導体素子３は、複数のＬＳＩ等の半導体素子３を形成したシリコン等からなるウェハの裏面を粘着剤を塗布した弾性を有する固定シート５に貼り付け、分割用のダイヤモンドブレード等のカッタにより縦横に切断して複数の個片に分割して形成される。
６は突上げ針であり、昇降可能に構成され、個片に分割された半導体素子３を固定シート５から持上げてコレット２に引渡す機能を有している。

図２において、１１は吸引孔であり、コレット２の半導体素子３側、つまり保持側に細い幅で形成された突条に複数設けられ、突条の半導体素子３に対向する面（保持面１２という。）に開口している。
本実施例の突条は、半導体素子３の中心線に沿うように配置した中央突条１３と、半導体素子３の縁部に沿うように配置した２つの縁部突条１４とで構成され、縁部突条１４の中央部が中央突条１３の両端部で中央突条１３に直交し、略Ｈ型に形成されている。

また、保持面１２の表面は、鏡面仕上またはポリテトラフルオロエチレンのコーティングが施されている。
図３、図４において、１５は中央負圧路であり、コレット２の中央部で中央突条１３の上方に形成されたコレット２を貫通する孔であって、図示しない吸引ポンプに接続して負圧をコレット２へ供給する負圧供給穴１６と連通すると共に、中央突条１３の保持面１２に開口する複数の吸引孔１１と連通している。

１７は縁部負圧路であり、コレット２の両方の縁部で縁部突条１４の上方に形成されたコレット２を貫通する孔であって、その中央部が中央負圧路に連通すると共に、縁部突条１４の保持面１２に開口する複数の吸引孔１１と連通している。
１８は留め栓であり、貫通孔である中央負圧路１５および２本の縁部負圧路１７のそれぞれの両端部に図２の右下に示すように圧入等により嵌合して中央負圧路１５および２本の縁部負圧路１７の負圧が外部に洩れることを防止している。

これにより、負圧供給穴１６に供給された負圧が中央負圧路１５および２本の縁部負圧路１７を経由して各吸引孔１１に供給され、中央突条１３および２つの縁部突条１４の保持面１２が半導体素子３のおもて面４に接触したときに保持面１２に半導体素子３を吸着して保持する。
上記の突条の高さは、図３、図４に示す寸法Ｓに設定されており、半導体素子３のおもて面４に突条の保持面１２が接触したときには半導体素子３のおもて面４とコレット２の本体の本体裏面１９との間に寸法Ｓに相当する隙間が形成される。

本実施例の寸法Ｓは０．０５〜０．３ｍｍに設定され、負圧供給穴１６の直径はφ１．２〜１．８ｍｍ、中央負圧路１５と２本の縁部負圧路１７の直径はφ０．８〜１．０ｍｍ、吸引孔１１の直径はφ０．１〜０．２ｍｍ、孔深さは１．０〜１．５ｍｍ、孔ピッチは０．５〜０．７ｍｍ、中央突条１３と２つの縁部突条１４の幅は０．３〜０．５ｍｍに設定されており、一辺が１．８ｍｍ以上の略四角形状の半導体素子３の保持に適している。

上記のように構成されたコレット２を有する半導体素子保持装置１により半導体素子３を保持して搬送する場合は、図１に示すように固定シート５上でカッタにより個片に分割された半導体素子２１の裏面に突上げ針６の先端を当接させ、突上げ針６を固定シート５から突き出して固定シート５の粘着剤から半導体素子３を引き剥がし、半導体素子保持装置１のコレット２の保持面１２を引き剥がされた半導体素子３のおもて面４に接触させ、負圧供給穴１６に供給された負圧が中央負圧路１５および２本の縁部負圧路１７を経由して保持面１２に開口している各吸引孔１１に供給され、この負圧による吸引力により半導体素子３のおもて面４の中央部と両側の縁部を吸引して半導体素子３を吸着する。

そして、吸着により保持された半導体素子３は、半導体素子保持装置１の図示しない昇降機構、Ｘ−Ｙ移動機構等により個別にチップトレイやリードフレームまたは基板等に搬送され、負圧が開放されてこれらに移し変えられる。
以上説明したように、本実施例では、コレットの半導体素子側に突条を設け、突条に設けた複数の吸引孔の開口を半導体素子に対向させて保持面を形成したことによって、半導体素子のおもて面にコレットの突条の保持面を接触させて半導体素子を保持することができ、コレットが半導体素子の切断面に形成される素子崩壊層に接触することがないので、素子崩壊屑の発生を防止することができ、搬送後等の半導体素子を清浄に保つことができる。

また、保持面の表面に鏡面仕上またはポリテトラフルオロエチレンのコーティングを施すようにしたことによって、半導体素子のおもて面を保持面で吸着した時の傷等の発生を防止することができる。
これに加えて、本実施例では、突条を略Ｈ型に配置し、その保持面に半導体素子を吸着するようにしたことによって、半導体素子の保持力の安定性を向上させることができると共に吸着時の位置ずれを防止することができる。

上記の突条を略Ｈ型に配置したコレット２は、以下に示す半導体加速度センサに用いる半導体素子等の可撓部を形成した半導体素子の保持にも適している。
図５は実施例１の半導体加速度センサに用いる半導体素子の上面図、図６は図５のＣ−Ｃ断面図、図７は実施例１の可撓部を形成した半導体素子の保持状態を示す説明図である。

図５、図６において、２１は半導体素子であり、半導体加速度センサに用いる半導体素子である。
２２はチップ本体であり、ウェハを個片に分割して形成され、その中央領域を異方性エッチング等で形成したスリット２３により略４葉のクローバ状に切り取った重錘部２４、葉間に残された梁部の裏側を掘込んだ掘込部２５により薄肉による可撓性を持たせて形成した可撓部２６、可撓部２６に不純物を添加拡散させて形成したピエゾ抵抗素子のブリッジ回路により可撓部２６の変位を電気特性の変化を用いて加速度として測定する測定素子Ｐおよび測定素子Ｐと内部接続されたチップ電極２７等が形成されている。

２８はガラス板であり、チップ本体２２の裏側に接合され、そのおもて面と重錘部２４の裏面との間に形成された隙間により可撓部２６の加速度による振幅を制限して可撓部２６の破損を防止している。
この半導体素子２１はウェハとガラス板２８を接合した状態で個片に分割される。このためコレット２はチップ本体２２にガラス板２８を接合した半導体素子２１を吸着して図７に示すように保持する。

図７に示すように半導体素子２１は可撓部２６を有しているが、コレット２の中央突条１３の保持面１２が可撓部２６のおもて面４に接触し、比較的小さい直径の吸引孔１１により半導体素子２１のおもて面４を吸着するので、可撓部２６に吸引力が加わってもその変形が保持面１２の接触により抑制され、可撓部２６が保護される。
このように半導体加速度センサに用いる半導体素子のように可撓部を形成した半導体素子の保持においても本実施例の略Ｈ型の突条を設けたコレットは、その突条の保持面により可撓部を保護しながら半導体素子を吸引孔で吸引して保持することができ、可撓部の破損を防止することができる。

図８は実施例２のコレットを示す下面図、図９は図８のＤ−Ｄ断面図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の説明に用いる半導体素子は上記の可撓部２６を形成した半導体素子２１である。
本実施例のコレット２は、図８、図９に示すように半導体素子２１に向かって縮小する円錐台上に形成されており、コレット２の本体の本体裏面１９には半導体素子２１の４方の縁部に沿うように配置した４つの縁部突条１４で構成された略ロの字状の突条が形成されている。

また、それぞれの縁部突条１４には保持面１２に開口する複数の吸引孔１１が形成されており、吸引孔１１は負圧供給穴１６と直接連通するように形成される。
更に、保持面１２の表面には鏡面仕上またはポリテトラフルオロエチレンのコーティングが施されている。
本実施例の各部位の寸法は、突条の高さである寸法Ｓは０．０５〜０．３ｍｍ、負圧供給穴１６の直径はφ１．２〜１．８ｍｍ、吸引孔１１の直径はφ０．０５〜０．２ｍｍ、孔深さは１．０〜１．５ｍｍ、孔ピッチは０．５〜０．７ｍｍ、４つの縁部突条１４の幅は半導体素子２１の４方の端面から０．３〜０．５ｍｍの部分を吸着するために０．３〜０．５ｍｍに設定されており、一辺が１．８ｍｍ以下の略四角形状の半導体素子２１の保持に適している。

本実施例のコレット２を有する半導体素子保持装置１により半導体素子２１を保持して搬送する場合は、上記実施例１と同様にして突上げ針６により固定シート５から半導体素子２１を引き剥がし、半導体素子保持装置１のコレット２の保持面１２を引き剥がされた半導体素子２１のおもて面４に接触させ、負圧供給穴１６に供給された負圧が各吸引孔１１に供給され、この負圧による吸引力により半導体素子２１のおもて面４の四方の縁部を吸引して半導体素子２１を吸着する。

この時、保持面１２の中央側の一部が可撓部２６に接触していても吸引孔１１の開口が可撓部１６の外側に位置してその部位を吸引するので、可撓部１６に吸引力が加わることを防ぐことができる。
そして、図９に示すように吸着により保持された半導体素子２１は、半導体素子保持装置１の図示しない昇降機構、Ｘ−Ｙ移動機構等により個別にチップトレイやリードフレームまたは基板等に搬送され、負圧が開放されてこれらに移し変えられる。

以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、突条を略ロの字状に配置し、この保持面に半導体素子を吸着するようにしたことによって、半導体素子の保持力の安定性を向上させることができると共に吸着時の位置ずれを防止することができる。
また、可撓部を形成した半導体素子の保持においてもその突条に設けた吸引孔により可撓部の外側を吸引して半導体素子を保持することができ、可撓部の破損を一層防止することができる。

実施例１の半導体素子保持装置を示す説明図 実施例１のコレットを示す下面図 図２のＡ−Ａ断面図 図２のＢ−Ｂ断面図 実施例１の半導体加速度センサに用いる半導体素子の上面図 図５のＣ−Ｃ断面図 実施例１の可撓部を形成した半導体素子の保持状態を示す説明図 実施例２のコレットを示す下面図 図８のＤ−Ｄ断面図

符号の説明

１ 半導体素子保持装置
２ コレット
３、２１ 半導体素子
４ おもて面
５ 固定シート
６ 突上げ針
１１ 吸引孔
１２ 保持面
１３ 中央突条
１４ 縁部突条
１５ 中央負圧路
１６ 負圧供給穴
１７ 縁部負圧路
１８ 留め栓
１９ 本体裏面
２２ チップ本体
２３ スリット
２４ 重錘部
２５ 掘込部
２６ 可撓部
２７ チップ電極
２８ ガラス板

Claims (5)

1. 半導体素子を負圧により吸着して保持するコレットを備えた半導体素子保持装置において、
   前記コレットの保持側に突条を設け、該突条に複数の吸引孔を設け、該吸引孔の開口を前記半導体素子に対向させて保持面を形成したことを特徴とする半導体素子保持装置。
2. 請求項１において、
   前記突条を、前記半導体素子の中心線に沿うように配置した中央突条と、該中央突条の両端部で該中央突条に直交し、前記半導体素子の縁部に沿うように配置した縁部突条により構成したことを特徴とする半導体素子保持装置。
3. 請求項１において、
   前記突条を、前記半導体素子の４方の縁部に沿うように配置した縁部突条により構成したことを特徴とする半導体素子保持装置。
4. 請求項１、請求項２または請求項３において、
   前記半導体素子に、薄肉による可撓性を有する可撓部が形成されていることを特徴とする半導体素子保持装置。
5. 請求項１、請求項２または請求項３に記載の半導体素子保持装置を用いて製造された半導体素子を備えることを特徴とする半導体装置。